[发明专利]无硅通孔低成本图像传感器封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆级图像传感器封装结构。属于半导体封装技术领域。

背景技术

图像传感器是将外界光信号转换成电信号，并且所获电信号经过处理，可以最终成像的半导体器件。晶圆级图像传感器封装是新型的图像传感器封装方式，相比于传统引线健合封装相比，具有封装尺寸小、价格便宜、且下游组装时感光区不易受污染等优点，正在受到越来越多的关注。由于图像传感器的芯片电极或芯片内部金属层与感光区均位于芯片正面，所以晶圆级封装就需要将芯片正面留作感光窗口，而将芯片内部金属层从芯片正面重新分布到芯片背面，以实现与外界的互联。

实现这种正背面转移可以通过硅通孔(Through Silicon Via)互联方法。硅通孔互联即在芯片背面的硅本体上利用干法刻蚀的方法形成硅通孔、硅通孔的直径在100um左右，深度在100um左右。然后对裸露出硅包括本体及孔内的硅进行绝缘化处理，以及需要在孔底部开出互联窗口以便后续填充金属与芯片内部金属层形成接触。接着需要在孔内填充金属，以及重新分布金属线路层。这种晶圆级图像传感器封装方式由于引入了硅通孔互联，使得封装结构复杂；并且硅通孔互联技术还不成熟，往往由于孔内绝缘不好、互联窗口不完整以及金属填充不实的导致失效或可靠性不好，导致这类利用硅通孔互联进行的晶圆级图像传感器封装存在工艺难度大、互联可靠性低的问题。同时、硅通孔互联工艺复杂性也导致采用该技术的晶圆级图像传感器封装价格比较昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服当前晶圆级图像传感器封装方式的不足，提供具有结构简单、互联可靠性好、工艺简单、低成本的特点的晶圆级图像传感器封装结构。

本发明的目的是这样实现的：一种无硅通孔低成本图像传感器封装结构，包括已经设置有芯片内部钝化层、芯片内部金属层及感光区的芯片本体，在芯片本体的上表面设置隔离层，隔离层不覆盖或者覆盖于芯片感光区；在隔离层上设置透光盖板，在隔离层不覆盖于芯片感光区时，透光盖板、隔离层及芯片本体之间形成空腔；在芯片本体上形成硅沟槽，且硅沟槽底部直接停止于芯片内部钝化层的下表面，使芯片内部钝化层下表面裸露出来；在芯片本体下表面、硅沟槽侧壁及裸露出的芯片内部钝化层的下表面选择性的设置绝缘层；在芯片内部钝化层和芯片内部金属层上形成贯穿孔，且贯穿孔停止于隔离层内部；在绝缘层表面及贯穿孔内选择性的形成金属线路层；在绝缘层及金属线路层上选择性的设置线路保护层；在金属线路层露出线路保护层的地方设置焊球。

本发明无硅通孔低成本图像传感器封装结构，所述绝缘层在需要互联处的预留窗口，且预留窗口尺寸大于后续贯穿孔尺寸。

本发明无硅通孔低成本图像传感器封装结构，所述隔离层覆盖感光区时，隔离层选用透光材料。

本发明的有益效果是：

（1）通过形成硅沟槽并停止于芯片内部钝化层的表面，然后通过形成绝缘层、贯穿孔及孔内填充布线的方法实现芯片电信号从芯片正面转移到芯片背面；与硅通孔互联相比，结构相对简单；而且由于形成的沟槽底部尺寸较大且芯片内部钝化层厚度较薄，后续的贯穿孔及孔内填充布线工艺难度减小，避免了由于硅通孔内金属填充不实造成可靠性不良的问题。

（2）绝缘层通过光刻的方法形成，绝缘层附着表面相对平坦，工艺比较简单；而且绝缘层在需要互联处的预留窗口，且预留窗口尺寸大于后续贯穿孔尺寸，这可以减少由于绝缘层与芯片内部钝化层热膨胀系数(CTE)不匹配形成的应力。

（3）由于避免采用硅通孔互联技术，封装工艺简化，封装成本降低。

附图说明

图1为本发明无硅通孔低成本图像传感器封装结构的切面示意图，图示隔离层5没有覆盖于感光区4，从而形成空腔7。

图2为本发明无硅通孔低成本图像传感器封装结构的切面示意图，图示中隔离层5覆盖于感光区4。优选的，透光盖板是光学玻璃。

图3为本发明无硅通孔低成本图像传感器封装结构互联部分切面示意图。

图中附图标记：

芯片本体1、芯片内部钝化层2、芯片内部金属层3、感光区4、隔离层5、透光盖板6、空腔7、硅沟槽8、绝缘层9、贯穿孔10、金属线路层11、线路保护层12、焊球13。

具体实施方式